(57)【要約】【課題】製品（製鉄用）コークスの強度を低下させることなく、取扱いや操業の容易な製鉄用コークスの製造方法、ならびにこの方法の実施に用いられる製鉄用コークスの原料を提供することを目的とする。【解決手段】コークス炉にて配合炭を乾留して製鉄用コークスを製造するにあたり、配合原料の一部として、フルード・コークスおよびアスファルトを用いる製鉄用コークスの製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉にて配合炭を乾留して製鉄用コークスを製造するにあたり、配合原料の一部として、フルード・コークスおよびアスファルトを用いることを特徴とする製鉄用コークスの製造方法。
【請求項２】
フルード・コークス１００質量部に対して、アスファルトを５０〜１５０質量部使用することを特徴とする請求項１に記載の製鉄用コークスの製造方法。
【請求項３】
まず、フルード・コークス１００質量部に対して、５０〜１５０質量部のアスファルトを混合し、次いで、その混合物に対し他の配合原料を混合してから粉砕したものを用いることを特徴とする請求項１または２に記載の製鉄用コークスの製造方法。
【請求項４】
前記アスファルトとして、酸化処理および／または添加剤を加えて軟化点を調整したものからなる改質アスファルトを用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の製鉄用コークスの製造方法。
【請求項５】
１００質量部のフルード・コークスと、酸化処理および／または添加剤を加えて改質した改質アスファルト５０〜１５０質量部とからなることを特徴とする製鉄用コークスの原料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鉄用コークスの製造方法およびこの方法に用いられる製鉄用コークスの原料に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉等で用いられる製鉄用コークスは、強粘結炭等の石炭、その他の原料石炭を複数種類配合し、このようにして得られた配合原料を原料として、これをコークス炉内で１０００℃超の温度で加熱・乾留することによって、製造されている。この製鉄用コークスとして必要な強度や組成は、コークス炉の操業条件の他、前記配合原料の配合を適正にすることによっても実現することができる。
【０００３】
従来かかる製鉄用コークスの製造に当っては、製鉄用コークスの灰分や揮発分、その他、各種の特性を調整することを目的として、石油コークスを利用することが考えられる。例えば、引用文献１では、製鉄用コークスの粒径を拡大させる目的で、イナート物質を原料の１つとして使用することが記載されており、そのイナート物質の例として、石油コークスや石油ピッチを挙げている。
【０００４】
石油コークスは、引用文献１に記載されているような作用効果の他、コークス・ノート２００４年版（社団法人日本エネルギー学会編）に記載されているように、従来は、コークス炉用配合原料の成分調整材としての役割に限られていたものである。従って、この石油コークスの主な作用は、コークス炉で製造される製鉄用コークスの灰分や揮発分などを調整すること、および製鉄用コークスの粒径の拡大を図ることである。即ち、配合原料に、気孔生成剤としての石油コークス、粘結材としての石炭系ピッチまたは石油系ピッチをそれぞれ添加した場合、気孔率が大きくなる他、ある一定レベルの強度を有するコークスの製造が可能になるとの説明がある。
【０００５】
しかし、この文献に例示されている石油コークスは、ディレード・コーキング法によって製造されたディレード・コークスを指している。即ち、従来は石油コークスを利用すると言っても、それは前記ディレード・コークスを添加することによって、黒鉛化性に優れると共に熱膨張率の低い塊状および針状の製鉄用コークスを得る方法であった。
【０００６】
しかし、石油コークスには、前記ディレード・コークスの他に、特殊な用途に使われているフルード・コークスと呼ばれるものがある。このフルード・コークスは、流動攪拌技術によって製造されており、そのために、概ね５ｍｍ程度以下の微粉状として製造されるものである。ただし、発明者らの研究では、製鉄用コークスを製造する際に、上記ディレード・コークスの代わりにフルード・コークスを使用すると、製鉄用コークスの強度が低下するとう問題があることがわかった。このことから従来、製鉄用コークスの製造には、フルード・コークスが使用されなかったのである。また、このフルード・コークスは、微粉状で生成するために、原料調整の際の輸送や貯蔵等の過程において粉塵の発生を伴うことから、取扱いに注意が必要であると共に粒径の大きい他の原料と均一に混合することが困難であった。
【特許文献１】特開平１１−１８１４３９号公報
【非特許文献１】コークス・ノート２００４年版（社団法人日本エネルギー学会編）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、ディレード・コーキング法によって製造されるディレード・コークスは、黒鉛化性に優れると共に低熱膨張率であることから塊状の製鉄用コークスの製造が比較的容易になる。しかし、このディレード・コークスは、これを配合原料中に添加すると、上述したように、製品（製鉄用）コークスの強度低下を招くため、その強度低下を補うためには、どうしても強粘結炭との併用が不可欠であった。一般に、コークス強度の低下は、主に配合原料の平均最大反射率（Ｒｏ）および流動性（ＭＦ）の低下に起因するものと考えられる。即ち、ディレード・コークスを用いる場合、強粘結炭も併用することにより、これらの指数（Ｒｏ、ＭＦ）の回復を図ることが不可欠となる。ただし、強粘結炭は高価であり、これを添加すると配合原料のコスト上昇を招く。
【０００８】
また、コークス強度を上げるその他の方法としては、上述したとおり強粘結炭の添加の他に、前記特許文献１に記載されているような石油ピッチを添加してもよい。ただし、この石油ピッチは、ユリカプロセスという特殊な設備が必要であり、日本国内１ヶ所、海外でも１ヶ所でしか製造されておらず、非常に高価である点では強粘結炭と変わらない。しかも、このユリカプロセスにより得られた石油ピッチは、供給量に限りがあるため、コークス強度を補償する材料としては不適当であった。
【０００９】
一方で、前記フルード・コークスは、ディレード・コークスと比較すると、流動状態で生成したグラファイトの単位構造が小さく、塊状のコークスが得られにくいことから、従来、製鉄用コークスの助剤、電極などの高級炭素材としては使用されておらず、専ら燃料として使用されているにすぎないのが実情である。
この度、発明者らは、このフルード・コークスに着目し、このフルード・コークスを製鉄用コークス製造用配合原料の１つとして使用することを検討した。しかし、このフルード・コークスを製鉄用コークスの配合原料中に添加すると、フルード・コークス単体では塊状コークスにはなり難いため、コークス強度の向上には役立たないこともわかった。従って、このフルード・コークスを使用するには、ディレード・コークス使用時よりもさらに多量の強粘結炭やユリカプロセスで製造される石油ピッチなどの併用が必要となり、配合原料コストの大幅な上昇を招くことになる。さらに、このフルード・コークスは、粒径が５ｍｍ以下と非常に細いため、屋外の原料ヤードに保管することが困難である（風で容易に飛ばされてしまうため）。
【００１０】
そこで、本発明は、フルード・コークスを使用して製鉄用コークスを製造する際の上述した問題点を解決することができ、とくに製品（製鉄用）コークスの強度を低下させることなく、取扱いや操業の容易な製鉄用コークスの製造方法、ならびにこの方法の実施に用いられる製鉄用コークスの原料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明者らは、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、以下に述べる要旨構成に係る製造方法の採用およびその原料を用いることが有効な手段となり得るとの結論に達し、以下に述べる要旨構成に係る方法およびその原料を開発した。
【００１２】
即ち、本発明は、コークス炉にて配合炭を乾留して製鉄用コークスを製造するにあたり、配合原料の一部として、フルード・コークスおよびアスファルトを用いることを特徴とする製鉄用コークスの製造方法である。
【００１３】
また、本発明においては、フルード・コークス１００質量部に対して、アスファルトを５０〜１５０質量部使用すること、まずフルード・コークス１００質量部に対して、５０〜１５０質量部のアスファルトを混合し、次いで、その混合物に対し他の配合原料を混合してから粉砕したものを用いること、および前記アスファルトとして、酸化処理および／または添加剤を加えて軟化点を調整したものからなる改質アスファルトを用いることが、より有効な解決手段であると考えられる。
【００１４】
また、本発明は、１００質量部のフルード・コークスと、酸化処理および／または添加剤を加えて改質した改質アスファルト５０〜１５０質量部とからなり、平均粒径が２０〜４０ｍｍの混合物であることを特徴とする製鉄用コークスの原料を提案する。
【００１５】
即ち、本発明は、フルード・コーキング法によって製造されたフルード・コークスを、製鉄用コークスの製造用原料として配合原料中に添加して使用する場合に、所定の特性を示す改質アスファルトをも併用することにより、このフルード・コークスを配合原料とすることの不足を解消し、ひいては製鉄用コークスの強度の向上を図ろうとする技術である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、従来は専ら燃料として使用されてきたフルード・コークスを、製鉄用コークスの製造に用いる配合原料中に添加しても、製品コークスの強度の低下を招くことなく、高強度の製鉄用コークスの製造が可能になる。従って、製鉄用コークス製造用原料の選択の範囲を広げることができ、製造コストの低減を図ることができるという効果がある。
【００１７】
また、本発明によれば、フルード・コークスと、予め酸化処理および／または添加剤を加えて軟化点を上げた改質アスファルトとを予め混合することにより、運搬や貯蔵といった取扱い時において粉塵の発生等の問題を回避することができ、製鉄用コークスの原料としてのハンドリングが容易になるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明において用いるフルード・コークスは、表１に示すような品位のものを用いることが望ましく、他の石油コークスに比べ揮発分が少なく、その分固定炭素が多いという特徴がある。また、このフルード・コークスの粒径は、概ね５ｍｍ程度以下が大半を占め、結晶構造も劣っていて、さらさら状態の微粉であって、保管時や輸送時に飛散し易いため、取扱に注意が必要である。従って、このようなフルード・コークスを製鉄用コークスの配合原料として使用するためには、屋外原料ヤードへの保管時に風雨によって飛散、流出しないように、平均粒径２０〜４０ｍｍ程度に成形したものを用いることが好ましい。
【００１９】
【表１】
2007137934.tif 000002
【００２０】
上述したフルード・コークスの特徴に鑑み、本発明では、このフルード・コークスを製鉄用コークスの配合原料として使用するために、アスファルトをも併用添加することにした。なお、一般にアスファルトは、通常の石油精製プロセスにおいて、減圧蒸留装置により発生する重質残渣油から減圧軽油、潤滑油留分を採取したあとの減圧残油として生成するものであり、生成時点では、軟化点が３０〜６０℃程度の常温では粘着性のある半固体の物質である。
本発明において、フルード・コークスと共に併用するこのアスファルトとしては、針入度５以下、軟化点１００℃以上、針入度指数２以上の特性を有するものを用いることが望ましい。これらの特性を満足しないと、柔らかすぎて、貯蔵中に溶着する可能性がある。
【００２１】
本発明において、フルード・コークスとアスファルトとの混合割合は、フルード・コークス１００質量部に対し、アスファルト５０〜１５０質量部を混合したものを配合原料中に添加することが好ましい。その理由は、アスファルトの混合割合が５０質量部未満だとコークス強度の向上効果が不足するからであり、一方、１５０質量部を超えると、アスファルトと石炭の凝集性が過大となり、配合原料の均一な混合が困難になるからである。これらの好ましい配合割合は、５０質量部〜１５０質量部である。
なお、これらの割合は、アスファルトとして改質アスファルトを用いる場合も略同一の割合で混合すればよい。
【００２２】
ところで、このアスファルトとフルード・コークスとを混合すると、微粉（＜４．７５ｍｍ、−７４μｍ＝９５質量％）のフルード・コークスが、粘着性のあるアスファルトにより覆われて互いに結合して大きな凝集粒子や擬似粒子となって、保管時や輸送時の飛散を防ぐのに有効である。また、これらの混合物を製鉄用コークスの配合原料として使用するときに得られる製品コークスの強度を向上させるのに有効である。
しかし、フルード・コークスとＪＩＳ  Ｋ２２０７に規定されるような、本発明品でない一般的なアスファルトのみの組み合わせでは、アスファルトの粘着性が強すぎて平均粒径を２０〜４０ｍｍ程度の大きさのものに成型することに困難を伴うことがあり、その後のハンドリングに支障をきたすおそれがある。
【００２３】
そこで発明者らは、好ましい実施形態の１つとして、フルード・コークスに対し、針入度５以下、軟化点１００℃以上の改質アスファルトを併用することにした。そこで、以下にこれらの混合物の特性を検討した。
【００２４】
即ち、コークス炉で使用されるコークス製造用の配合原料等は、概ね２０ｍｍ程度以下の固体／粒状の物質である。そして、配合原料は、海外から船で輸送され、備蓄のためのヤードへ荷揚げされた後、ベルトコンベアでコークス炉へ搬送されるのが普通である。そのため、このような配合原料に対し、一般的な性状のアスファルトを添加した場合、石炭との均一混合が難しい場合がある。そこで、発明者らは、フルード・コークスと混合するアスファルトについては、ほぼこれを酸化処理もしくは熱重合処理および／または廃プラスチックや高軟化点ピッチ、カーボンブラックのような添加剤を予め混合することにより、これらの軟化点を上昇させ、常温で固体状態の流動性の低い物質に改質した改質アスファルトを、コークス製造用原料として利用する技術を開発した。
【００２５】
つまり、本発明は、常温において粘着質の半固体物質であるアスファルトを化学的処理によって、予め固化させたものを用いるのである。アスファルトを常温において固化状態にするには、アスファルトの軟化点を上昇させればよく、その手段のひとつとして、本発明では、酸化処理を施すのである。例えば、原料重質油を２００〜３００℃程度に加温して空気を吹込むことにより、原料中の炭化水素を酸化させ、さらに重合／縮合反応を導いて高分子化させることによって、生成アスファルトの軟化点を上昇させるのである。また、改質アスファルトを得るには、さらに、原料重質油を加温後、上記反応を促進するための改質材として、予めフルード・コークスおよび／または廃プラスチックなどを添加すれば、上記固化反応時間をより短縮させることができる。
【００２６】
なお、上述したように本発明は、フルード・コークスを、製鉄用コークス製造に供する配合原料の１つとして使用する技術であるが、このフルード・コークスは、粒径５ｍｍ以下の細粒分が多く、原料ヤードに保管することも困難であるところ、これに予め改質アスファルトを添加することにより、その搬送も容易になるという利点もある。また、本発明において、改質アスファルトの製造に当たり、添加剤として廃プラスチックを用いれば、年々増大し、社会問題となっている廃プラスチック処理の有効利用を図ることができる。
【実施例】
【００２７】
この実施例は、配合原料の乾留試験結果を述べるものであり、この試験は、実際のコークス炉をシミュレートできる小型の乾留炉を用いて行った。配合原料の試料は、ベースとして通常の配合炭品位程度（Ｒｏ：１．０７５、ＭＦ：３００）のものを使用し、その試料に対して添加物を表２の配合比で添加して均一混合したものを乾留試験に供した。なお、例２では、フルード・コークスを予め混合して改質処理を行った改質アスファルトを用いた。それぞれの乾留試験によって製造された製鉄用コークスは、回転強度試験方法のドラム強度（ＤＩ  １５０／１５）の測定を行い、表２中に列記した。
【００２８】
【表２】
2007137934.tif 000003
【００２９】
上記試験結果から、例１ではドラム強度が低下している。例２ではフルード・コークスと改質アスファルトを等価混合後、改質処理を行ったものを用いることにより、ベースよりもドラム強度が上回ることがわかった。また、例２におけるアスファルトの改質処理は、軟化点５１℃、１８０℃における粘度が１００ｍＰａ・ｓなる減圧蒸留残渣油を３００℃に加温した後、空気４０Ｌ／ｈ／ｋｇを９時間吹込む処理を行ったものである。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の技術は、高炉などの製鉄用コークスの製造分野に適用される他、舗装材製造の分野においても利用が可能である。